甘肃省铜矿主要类型与时空分布特征

刘 杰，郭 旭，刘鹏进，张发荣

铜是一种玫瑰色或紫红色的金属，延展性和导热性强，导电性高，在自然界中主要形成硫化物，只有在强氧化条件下形成氧化物，在还原条件下可形成铜的次生硫化物和自然铜。铜在人类经济社会发展和工业化进程中扮演着极其重要的角色，被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域，在有色金属材料的消费中仅次于铝。随着中国经济持续高速增长，对铜矿资源的需求也与日俱增，寻找大中型铜矿床已成为当前地质调查工作中的一项重要任务。截至2018年底，甘肃省共发现和评价铜矿产地86处。为了深化对甘肃铜矿地质的认识，扩大和开辟新的找矿途径，综合研究了86处甘肃铜矿床（点），结合矿床类型及矿床特征，总结了时空分布特征，对省内找铜工作部署具有一定的指导意义。

1 甘肃省铜矿地理分布特征

甘肃铜矿资源较为丰富，约95%的保有资源储量集中分布于金川（白家嘴子）、白银厂、小铁山、白山堂、公婆泉及陈家庙等大中型矿床中，资源储量高度集中，主要矿山在金川和白银两地。区内铜矿成矿时代从元古代到中生代都有，但主要的大、中型铜矿床主成矿期为加里东早、中期和中元古代（长城纪）。

截至2016年底，共发现和评价铜矿产地86处，其中超大型铜矿床1处，大型铜矿床1处，中型铜矿床6处，小型铜矿床74处，矿点4处。甘肃省探明的铜矿从地理分布看，主要集中在金昌市（超大型1处、小型1处）和白银市（大型1处、中型1处、小型9处、矿点1处），分别占全省查明资源储量的59.0%和22.5%，其次为酒泉市（中型3处、小型9处、矿点2处）、张掖市（中型1处、小型12处、矿点2处）、天水市（中型1处、小型6处）和陇南市（小型14处），分别占全省查明资源储量的9.3%、4.7%、2.1%、1.6%，其它各市（州）可忽略不计。

2 甘肃省铜矿床类型

甘肃省铜矿床以内生矿床中的岩浆作用矿床为主，其次为非岩浆-非变质作用矿床和变质作用矿床，岩浆作用矿床包括岩浆型矿床、海相火山岩型矿床、斑岩型矿床、矽卡岩型矿床、岩浆热液型矿床等。

省内不同的铜矿床类型，形成分布的数量差异较大。已知海相火山岩型24处，其中大型1处，中型1处，小型21处，矿点1处；岩浆热液型25处，其中小型22处，矿点3处；岩浆型2处，其中超大型1处，小型1处；斑岩型10处，其中中型3处，小型7处；矽卡岩型12处，均为小型；浅成中-低温热液型9处，均为小型；受变质型4处，其中中型2处，小型2处。甘肃铜矿最重要的矿床类型为岩浆型、海相火山岩型，其次为斑岩型、矽卡岩型、岩浆热液型。

2.1 岩浆型矿床

岩浆型矿床是甘肃省最主要的铜矿类型，有矿产地2处，其中超大型矿床1处（金川），小型矿床1处。岩浆型矿床是产于基性岩-超基性岩中的岩浆熔离型铜镍矿，其成矿岩体主要产于大陆边缘深断裂带中，典型矿床为金昌市金川铜镍矿。

金昌市金川铜镍矿：

大地构造位置及III级成矿区带：华北陆块区—阿拉善陆块—龙首山基底杂岩带中段；阿拉善（台隆）Cu-Ni-Pt-Fe-REE-P-石墨-芒硝盐成矿带（Ⅲ-18）。

含矿建造：含矿岩体主要为纯橄榄岩、含辉橄榄岩、二辉橄榄岩等。超基性岩体呈岩墙状侵位于上太古—下元古界龙首山岩群的大理岩、混合岩及片麻岩中。

成矿时代：长城纪（Sm～Nd矿物内部等时线法1508±31Ma）大陆裂解阶段。

矿床成因：超镁铁岩浆熔离型。

共（伴）生矿产：共生镍；伴生Co、Pt、Pd、Os、Ir、Ru、Rh、Au、Ag、Se、Te、S、Cr、Ge、In、Tl、Cd等十余种之多。

简要特征：矿体多产于岩体中下部，少量产于围岩，主矿体规模与赋矿岩体近似正相关。主矿体呈似层状，其它矿体多呈透镜状、扁豆状、次有脉状、不规则状。矿石构造主要为海绵晶铁构造、斑驳构造、半块状—块状构造、稠密侵染状构造、薄膜状构造、角砾状构造及粉末状构造、蜂巢状构造等。矿石矿物成分复杂，主要有磁铁矿、络铁矿、钛铁矿、金红石、镍黄铁矿、磁黄铁矿、紫硫镍铁矿、墨铜矿、黄铜矿、白铁矿、针镍矿、红砷镍矿、闪锌矿、方铅矿、赤铁矿等。矿石平均品位Cu：0.72%、Ni：1.12%。

成矿要素：阿拉善陆块之龙首山基底杂岩带中段,陆缘裂谷边缘深大断裂构造—侵入岩带,中新元古代超镁铁岩体。

2.2 海相火山岩型矿床

海相火山岩型铜矿是甘肃省重要类型之一，仅次于岩浆型铜镍矿。已知铜矿产地24处，查明大型矿床1处（折腰山），中型矿床1处，小型21处、矿点1处。该类型铜矿主要分布于北祁连地区，少数分布在西秦岭碧口一带和北山地区，典型矿床为白银市折腰山—火焰山多金属矿。

白银市折腰山-火焰山多金属矿。

大地构造位置及III级成矿区带：秦祁昆造山系—北祁连山弧盆系—走廊南山岛弧东段白银裂谷；北祁连Cu-Pb-Zn-Fe-Cr-Au-Ag-硫铁矿-石棉成矿带（Ⅲ-21）。

含矿建造：赋矿地层为早、中寒武统黑茨沟组具双峰式细碧角斑岩系中酸性火山岩-石英角斑岩类的火山碎屑岩中，其上覆盖着酸性细碎屑岩-沉积岩和细碧岩及角斑岩类。

成矿时代：早寒武纪。

矿床成因：海相火山岩型。共（伴）生矿产：铅、锌。

简要特征：含矿火山-沉积岩系是前寒武基底在加里东早、中寒武世大陆边缘裂谷早期产物。矿床受古火山机构-火山喷口构造及火山喷口斜坡继承性成岩断裂系统控制；矿床是海底热液对流循环成矿作用的产物；成矿作用发生于火山作用晚期次火山相石英钠长斑岩侵入和管道相石英角斑碎斑熔岩侵出之后；矿体主要定位于海底水岩界面下。浅部岩浆房（1700m～1900m深，包括酸性火山岩）不仅提供了成矿的热源，也是成矿物质的主要来源地。矿体多为筒状、柱状、脉状、层状、似层状、透镜状，矿石构造以块状、浸染状铜、铅、锌矿石和含铜、黄铁矿矿石建造为主，次为脉状、网状构造，矿石金属矿物成分主要为黄铁矿、黄铜矿、石英等，折腰山矿床Cu平均品位为2.29%，火焰山矿床Cu平均品位1.30%。

成矿要素：早古生代走廊南山岛弧东段白银裂谷，火山穹隆构造、火山喷口构造、火山喷口斜坡构造和继承性成岩断裂构造及复合环状构造，中下寒武统黑刺沟组海相火山岩建造，钠长斑岩。

2.3 斑岩型铜矿床

斑岩型铜矿也是省内重要的铜矿类型之一，已知斑岩型铜矿产地10处，查明中型矿床3处（公婆泉等）、小型7处。主要分布于北山、阿尔金山地区，少数分布在西秦岭地区，典型矿床为肃北县公婆泉铜矿。

肃北县公婆泉铜矿：

大地构造位置及III级成矿区带：天山-兴蒙造山系—额济纳-北山弧盆系—公婆泉岛弧；金窝子-公婆泉Fe-Cu-Au-Pb-Zn-Mn-W-Sn-Rb-V-U-P成矿带（Ⅲ-14）。

含矿岩系：加里东晚期英安斑岩、石英闪长斑岩，华力西早期花岗闪长斑岩构成矿床的主体，略晚叠加矽卡岩化改造（公婆泉一矿区二矿段为矽卡岩、大理岩）。

成矿时代：中晚志留世。

矿床成因：中高温气成热液-海相火山斑岩型。

共（伴）生矿产：

简要特征：矿体形态以透镜状为主，少数为脉状、楔状，常成群出现。矿石构造主要为细粒浸染和细脉浸染状构造。矿石金属矿物主要为黄铜矿、斑铜矿，其次为辉铜矿、铜蓝。矿石铜平均品位0.84%。岩体发生钾化、硅化、绢云母化、青磐岩化等矿化蚀变。

成矿要素：公婆泉岛弧带，晚志留世—早泥盆世中酸性英安斑岩、石英闪长斑岩体，华力西早中期中酸性侵入岩建造、次火山岩，略晚叠加矽卡岩化改造。

2.4 矽卡岩型铜矿床

矽卡岩型铜矿是甘肃省较为重要且颇具特色的铜矿床。已知矽卡岩型铜矿产地12处，均为小型矿床，包括铜砷、铁铜、铜锡、铜矿等四种。集中分布于西秦岭和北山南带，而祁连山西段仅有零星分布，代表性矿床为瓜州县辉铜山铜矿。

瓜州县辉铜山铜矿：

大地构造位置及III级成矿区带：塔里木陆块区—敦煌陆块—柳园裂谷；金窝子—公婆泉Fe-Cu-Au-Pb-Zn-Mn-W-Sn-Rb-V-U-P成矿带（Ⅲ-14）。

含矿建造：矿体产于与华力西中晚期斑状二长岩、正长花岗岩有关的奥陶系花牛山群大理岩及接触带形成的矽卡岩中，属岩浆期后热液的产物。

成矿时代：华力西中晚期。

矿床成因：矽卡岩型。

共（伴）生矿产。

简要特征：矿体呈似层状、透镜状、脉状、小扁豆体群产于蛇纹岩、大理岩、矽卡岩中，与围岩层面（或接触面）产状一致。矿石具浸染状、细纹状和脉状构造。矿石金属矿物主要为辉铜矿、黝铜矿、斑铜矿、黄铜矿、磁铁矿，矿石Cu平均品位0.5%～3%。围岩蚀变具矽卡岩化、蛇纹石化、绿泥石化、绢云母化、云英岩化。

成矿要素：花牛山奥陶纪陆缘裂谷带、华力西中晚期斑状二长岩、正长花岗岩、花牛山群大理岩、矽卡岩。

2.5 岩浆热液型铜矿床

岩浆热液型铜矿的分布广泛，遍布全省各地，已知产地25处，但查明的铜资源储量较少，累计查明铜资源储量8.74万t，占全省铜资源储量的1.46%。其中小型矿床22处、矿点3处。除个别矿床及少数矿点进行详查外，多数矿（化）点规模小，研究程度低，工业意义一般不大。主要分布于秦岭地区和北祁连地区，北山地区也有零星分布。

2.6 浅成中—低温热液型铜矿床

甘肃省浅成中—低温热液型铜矿产地数量不多，已知矿产地9处，均为小型矿床，研究程度低，零星分布于祁连地区和中秦岭地区，代表性矿床为肃南县天鹿铜矿。

肃南县天鹿铜矿：

大地构造位置及III级成矿区带：秦祁昆造山系—北祁连山弧盆系—走廊弧后盆地，志留纪残留海；北祁连Cu-Pb-Zn-Fe-Cr-Au-Ag-硫铁矿-石棉成矿带（Ⅲ-21）。

含矿建造：赋矿地层为上志留系肮脏沟组、旱峡组细碎屑岩、泥质岩建造组成，矿体主要产于志留系旱峡组上岩段第三层灰～灰绿色泥质钙屑粉砂岩中和第二层灰绿色岩层底部及灰绿色薄层夹层中。

成矿时代：晚志留世。

矿床成因：海相沉积型。

简要特征：矿（化）层呈层状与岩层产状一致，受向斜构造控制，矿体规模差别较大，地表延伸连续最长达1700m，最短仅50m，厚度0.16m～3.46m。矿石构造以条带状构造为主，见有细脉浸染状、脉状构造，矿石矿物以斑铜矿、黄铜矿、黄铁矿、辉铜矿为主，铜蓝、孔雀石、褐铁矿、蓝铜矿、磁铁矿次之，矿石品位Cu0.2%～2.64%不等。

成矿要素：走廊弧后盆地、志留纪残留海、上志留系旱峡组上岩段砂岩、向斜构造、含矿岩系厚度＞1399.4m。

2.7 受变质型铜矿床

甘肃省内受变质型铜矿产地数量不多，已知受变质型铜矿产地4处，查明中型矿床2处（桦树沟等）、小型矿床2处（桦树沟西等）。主要分布在北祁连地区，代表性矿床为肃南县桦树沟（镜铁山）铜矿。

肃南县桦树沟（镜铁山）铜矿：

大地构造位置及III级成矿区带：秦祁昆造山系—北祁连山弧盆系—走廊南山岛弧、加里东褶皱带西段桦树沟-班赛尔山复背斜核部。北祁连Cu-Pb-Zn-Fe-Cr-Au-Ag-硫铁矿-石棉成矿带（Ⅲ-21）。

含矿建造：蓟县系镜铁山群含铁海相沉积岩系。

成矿时代：加里东中晚期。

矿床成因：热液再造型。

共生矿产：铁。

简要特征：矿体呈脉状产于镜铁山群蚀变千枚岩为主的含铁海相沉积建造中，由镜铁矿、菱铁矿、黄铁矿、黄铜矿、辉铜矿、黝铜矿、斑铜矿、碧玉、重晶石呈细小粒状、鳞片状与较粗粒的铁白云石夹层，构成黑白相间的条带。铜矿受断裂破碎带控制，属矿源活化再造成因。

成矿要素：加里东中晚期沟一弧一盆俯冲机制（长英质岩体侵位），镜铁山群含铁海相沉积岩系（铜含量较高的千枚岩和铁矿层—矿源层），（隐伏）长英质岩浆岩（热源、物源），NW向逆冲断层、NNW向剪切断裂以及较低序次的构造（不仅是成矿流体汇聚、迁移的通道，也是矿化就位的直接场所）。

3 甘肃省铜矿资源产出的时空规律

甘肃铜矿具有形成时期相对较老、矿床成因复杂的特点，重要铜矿床类型主要形成于古生代及其以前。随着地质构造的多阶段发展与演化，矿床亦发生了较为复杂的变化。甘肃铜矿在不同的成矿时代，形成的数量和规模相差较大，其中前寒武纪矿床17处（超大型1处，中型2处、小型14处）；加里东期矿床33处（大型1处、中型2处、小型28处、矿点3处）；华力西期23处（中型2处、小型20处、矿点1处）；燕山期8处（属小型）；印支期4处（属小型）、喜马拉雅期无成型矿床。所有大型及超大型铜矿床和大部分中型铜矿（2/3）集中产于前寒武纪和加里东期，因此甘肃铜矿主要成矿期是前寒武纪和加里东期，其次为华力西期，燕山期居第四，印支期仅占4.65%。

成矿区带是指有利的地质环境范围内，成矿信息浓集、特定时代的已知矿床集中和具有资源潜力的地质单元（叶天竺等，2004）。成矿单元划分是以本区构造单元为基础，化探信息为先导，地、物、化、遥信息相结合的原则，以主要矿床（点）地质特征、时空分布、沉积组合、岩浆建造、火山活动、变质作用、构造（断裂构造型式）与成矿的关系为依据。根据上述成矿区带的划分原则和依据，将全国成矿单元划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级，其中Ⅲ级成矿带是全国成矿单元划分中的核心，是进行区域成矿规律研究和重要矿产资源潜力评价及预测的基本单元（徐志刚，2011）。

甘肃省共划分Ⅲ级成矿带18个，铜矿分布在其中的12个，具体为：①金窝子－公婆泉成矿带（Ⅲ-14）：中型1个、小型1个；②敦煌（地块）成矿带（Ⅲ-15）：中型1个、小型4个、矿点1个；③阿拉善成矿带（Ⅲ-18）：超大型1个、小型2个；④河西走廊成矿带（Ⅲ-20）：小型1个；⑤北祁连成矿带（Ⅲ-21）：大型1个、中型2个、小型23个、矿点2个；⑥中祁连成矿带（Ⅲ-22）：中型1个、小型9个、矿点1个；⑦南祁连（含拉脊山）成矿带（Ⅲ-23）：小型1个；⑧柴达木北缘成矿带（Ⅲ-24）：中型1个；⑨北秦岭成矿带（Ⅲ-66）：小型1个；⑩中秦岭成矿带（Ⅲ-28A）：小型18个；（11）南秦岭成矿带（Ⅲ-28B）：小型6个；（12）龙门山-大巴山（陆缘坳陷）成矿带（Ⅲ-73）：小型8个。

通过甘肃省III级成矿带中铜矿的分布特征，可见甘肃铜矿矿产地相对集中产于北祁连、中祁连和中秦岭等3个III级成矿带中，共57处，占比66.28%，其中以北祁连成矿带最多。从矿床规模来看，超大型（1处）和大型（1处）铜矿床分别产于阿拉善（台隆）和北祁连成矿带，一半中型铜矿（3处）集中产于北祁连和中祁连成矿带。综上，甘肃铜矿成矿作用中心位于阿拉善（台隆）和祁连成矿带，前者产出了甘肃唯一的超大型铜矿，后者产出铜矿个数多且中型和大型矿床最多。

4 结论

（1）前寒武纪是甘肃铜矿第一个主成矿期，产出17处矿产地（超大型1处、中型2处、小型14处），成矿作用中心位于阿拉善（台隆）成矿带（III-18），岩浆型是铜矿主要矿床类型，典型代表是金川铜镍矿。

（2）加里东期是甘肃铜矿另一个主成矿期，产出34处矿产地（大型1处、中型2处，小型28处，矿点3处），成矿作用中心是北祁连（III-21）和中祁连（III-22）成矿带，主要矿床类型是海相火山岩型，如白银市折腰山-火焰山、小铁山铜矿；此外，见岩浆热液型铜矿，多以小型为主。值得注意的是，同期在金窝子-公婆泉成矿带（Ⅲ-14）产出中型斑岩型铜矿1处。

（3）华力西期是甘肃铜矿第三重要的成矿期，矿产地产出较分散，主要矿床类型为斑岩型（中型2处），产于敦煌（地块）（III-15）和柴达木北缘（III-24）成矿带。